ＣＲＤ法開挖在突泥涌水隧道的應(yīng)用
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摘要：以昆明繞城高速公路東南段楊林隧道進(jìn)口左線為背景，介紹了楊林隧道進(jìn)口段在突泥、涌水復(fù)雜地質(zhì)條件下所采用的ＣＲＤ法開挖施工技術(shù)。楊林隧道進(jìn)口左線ＺＫ１４＋９０４位置發(fā)生多次突泥涌水，為順利度過突涌口，采用了ＣＲＤ法開挖，ＣＲＤ法充分利用了中隔壁和臨時(shí)仰拱的支撐作用，在軟弱圍巖中較為實(shí)用，有效地控制了隧道變形，確保了施工安全，取得了較好的處治效果；對(duì)類似地質(zhì)條件的隧道施工具有借鑒意義。
關(guān)鍵詞：隧道；ＣＲＤ法；中隔壁；臨時(shí)支撐；突泥涌水
近年來我國(guó)高速公路建設(shè)迅猛發(fā)展，復(fù)雜地質(zhì)條件下施工的隧道越來越多，斷層破碎帶、突泥、涌水、巖溶等不良地質(zhì)對(duì)隧道施工提出了更高的要求，大斷面隧道開挖后很容易發(fā)生變形、塌方、涌水涌泥等地質(zhì)災(zāi)害，采取什么樣的開挖方法能夠安全通過不良地質(zhì)段極其關(guān)鍵，昆明繞城高速公路東南段楊林隧道進(jìn)口左線采用ＣＲＤ法開挖［１］，順利度過了突涌口，有效地控制了隧道變形，對(duì)類似隧道施工提供參考。
１工程概況
昆明繞城高速公路東南段楊林隧道位于昆明市嵩明縣楊林鎮(zhèn)甸頭村，是繞城高速的控制性工程，隧道按左、右線分離式設(shè)計(jì)。左線起訖樁號(hào)ＺＫ１３＋２５０～ＺＫ２２＋６８０，全長(zhǎng)９４１０ｍ，右線起訖樁號(hào)ＹＫ１３＋２７０～ＹＫ２２＋７１２，全長(zhǎng)９４６２ｍ，屬特長(zhǎng)隧道。隧道行車道寬度Ｗ＝３．７５ｍ×３ｍ，行車道凈高Ｈ＝５ｍ，凈空面積９７．２ｍ２，凈空周長(zhǎng)４０．０８ｍ。工區(qū)承攬Ｋ１３＋２５０～ＺＫ１９＋７４０，總長(zhǎng)６４９０ｍ；右線：Ｋ１３＋２７０～Ｋ２２＋６８０，全長(zhǎng)９４１０ｍ，本工區(qū)承攬Ｋ１３＋２７０～Ｋ１９＋７４０，總長(zhǎng)６４７０ｍ。施工段隧道圍巖級(jí)別為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)，其中左線Ⅲ級(jí)３１００ｍ、Ⅳ級(jí)２８４０ｍ、Ⅴ級(jí)５５０ｍ，右線Ⅲ級(jí)３１００ｍ、Ⅳ級(jí)２９２０ｍ，Ⅴ級(jí)４５０ｍ。楊林隧道進(jìn)口左線明洞長(zhǎng)２０ｍ，右線明洞長(zhǎng)２３ｍ。在ＺＫ１７＋７００處設(shè)斜井一座，斜井長(zhǎng)度１０５２ｍ，斜井坡度為－１１．６１５％。隧道可溶巖段預(yù)測(cè)總的正常涌水量為４３７８８．２ｍ３／ｄ，最大涌水量為５２５４５．８ｍ３／ｄ。隧道非可溶巖段預(yù)測(cè)總的正常涌水量３０３１２．１ｍ３／ｄ，總的最大涌水量為３６３７４．５ｍ３／ｄ。隧道斷層破碎帶預(yù)測(cè)總的正常涌水量為４１１．５ｍ３／ｄ，總的最大涌水量為１５０６０．１ｍ３／ｄ。整個(gè)隧道預(yù)測(cè)正常涌水量總計(jì)７４５１８.１ｍ３／ｄ，最大涌水量總計(jì)１０３９８０．４ｍ３／ｄ。
２突泥涌水情況
２０１８年８月３日凌晨，楊林隧道進(jìn)口左線施工至ＺＫ１４＋９０４位置時(shí)，左側(cè)拱腰及斜向前方開始出現(xiàn)涌泥渣，且涌出泥渣水量不斷增大，發(fā)生規(guī)模性涌水突泥，涌泥水直接推至洞身ＺＫ１４＋７２０位置附近；于２０１８年８月４日中午又一次發(fā)生突涌，泥水量較大，２０ｍｉｎ內(nèi)水位推進(jìn)至ＺＫ１４＋５４０位置，預(yù)計(jì)突涌量約２５０００ｍ３，出水量達(dá)１０００ｍ３／ｈ左右。８月３日－１５日抽排水期間又多次發(fā)生間歇性集中突涌，泥水混合物最高淹至ＺＫ１４＋４６０位置，洞身被淹４７８ｍ，累計(jì)突涌量達(dá)３６０００ｍ３（不包括正常出水）。
３解決方案及措施
為確保清淤過程中的施工安全，突泥涌水段處理采取超前注漿加固堆積體及初支外圍巖徑向注漿固結(jié)堵水相結(jié)合方式［１］，涌渣體注漿后直接清除，同時(shí)為防止突涌口再次突涌，并根據(jù)突涌口的位置及特點(diǎn)及時(shí)調(diào)整清淤方式，在突涌口前后１０ｍ范圍采用ＣＲＤ法開挖。
３．１ ＣＲＤ法施工原則和步驟
３．１．１ ＣＲＤ法施工原則ＣＲＤ法利用中隔壁和臨時(shí)仰拱支撐將隧道斷面進(jìn)行分塊，分部開挖，分塊成環(huán)，化大為小，步步封閉，形成全斷面初期支護(hù)封閉結(jié)構(gòu)。ＣＲＤ工法開挖共分兩臺(tái)階，四部分進(jìn)行，遵循“小分塊、短臺(tái)階、多循環(huán)、快封閉”的施工原則，自上而下，分塊成環(huán)，隨挖隨撐，及時(shí)做好初期支護(hù)［２］。如圖１所示。
３．１．２ ＣＲＤ法施工步驟ＣＲＤ法施工步驟如圖２所示。（１）右側(cè)洞上半斷面開挖，施作右側(cè)洞室２ａ、２ｃ初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)。（２）左側(cè)洞上半斷面開挖，施作左側(cè)洞室２ｂ初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)。（３）右側(cè)洞下半斷面開挖，施作右側(cè)洞室２ｄ仰拱初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)。（４）左側(cè)洞下半斷面開挖，施作左側(cè)洞室仰拱及初期支護(hù)。（５）澆注仰拱混凝土分段拆除２ａ、２ｃ、２ｂ、２ｄ。（６）澆注拱圈及仰拱回填混凝土。（７）施作電纜溝槽和排水溝、路面工程。
３．２上臺(tái)階Ⅰ部／Ⅱ部導(dǎo)坑具體施工方法（１）ＺＫ１４＋８９４～ＺＫ１４＋９１４段隧道前期只施工上臺(tái)階Ⅰ部／Ⅱ部導(dǎo)坑，開挖高度為７．８０ｍ，施工過程中可根據(jù)施工安排調(diào)整臨時(shí)仰拱位置，工字鋼單元?jiǎng)澐挚呻S臨時(shí)仰拱位置動(dòng)態(tài)調(diào)整［３］。Ⅰ部導(dǎo)坑位于線路右側(cè)，開挖前采用采用Φ４２×４超前注漿小導(dǎo)管支護(hù)中隔壁左側(cè)渣體；中隔壁采用Ｉ１８鋼架、Φ８單層鋼筋網(wǎng)片及噴混凝土支護(hù)；臨時(shí)仰拱封閉采用Ｉ１８鋼架、噴射混凝土防護(hù)；具體施工工序如圖３所示。（２）中隔壁超前小導(dǎo)管采用外徑４２ｍｍ，壁厚４ｍｍ的熱扎無縫管，鋼管長(zhǎng)４．５ｍ；環(huán)向間距４０ｃｍ，縱向間距３ｍ，搭接長(zhǎng)度１．５ｍ，每循環(huán)１１根；注漿采用水泥漿液水灰比０．５∶１～０．８∶１（重量比），注漿壓力為０．５～２．０ＭＰａ［４］。（３）上臺(tái)階Ⅰ／Ⅱ部導(dǎo)坑開挖施工①采用挖掘機(jī)及人工輔助開挖Ⅰ部，開挖進(jìn)尺長(zhǎng)度０．６ｍ，開挖后噴２～３ｃｍ厚Ｃ２０噴射混凝土封閉掌子面及左側(cè)中隔壁。②支立中隔壁及仰拱初支Ｉ１８型鋼鋼架，鋼架與原初支采用焊接并加設(shè)加強(qiáng)三角加勁撐焊接加強(qiáng)，中隔壁鋼架底部墊以［３２槽鋼提高受力效果；連接鋼筋采用Φ２２鋼筋，間距及設(shè)置方式同正洞初支結(jié)構(gòu)。③中隔壁掛設(shè)單層Φ８＠２００ｍｍ×２００ｍｍ鋼筋網(wǎng)，并打設(shè)長(zhǎng)度３．０ｍ鎖腳鋼管（每榀拱架１根，打設(shè)角度下叉角１５°，注１∶１水泥漿），噴２２ｃｍ厚Ｃ２０混凝土，仰拱噴２０ｃｍ厚Ｃ２０混凝土。④循環(huán)開挖支護(hù)施工至１０ｍ長(zhǎng)度。⑤Ⅱ部導(dǎo)坑開挖施工。其開挖和臨時(shí)仰拱施工方式及要求同上，循環(huán)施工至８．０ｍ長(zhǎng)度。
３．３突涌口處徑向注漿加固（１）Ⅰ部導(dǎo)坑ＺＫ１４＋８９４～ＺＫ１４＋９１４開挖完成后施工Ⅱ部導(dǎo)坑前需要對(duì)突涌口段范圍進(jìn)行加固，為安全穿過ＺＫ１４＋９０４突涌口位置，在ＺＫ１４＋８９４～ＺＫ１４＋９１４段２０．０ｍ范圍左側(cè)導(dǎo)洞內(nèi)堆積體開挖前先從右導(dǎo)洞臨時(shí)支撐面拱部位置向左側(cè)打設(shè)２排注漿管，對(duì)左側(cè)洞身原初支背后圍巖進(jìn)行注漿加固［５］，防止導(dǎo)洞內(nèi)堆積體開挖時(shí)初支背后的淤積物從原突涌口涌出。加固方式采用在中隔壁頂部徑向設(shè)置徑向Φ８９×６ｍｍ鋼花管，長(zhǎng)度２０ｍ［６］，如圖４所示。（２）鋼花管縱向間距０．６ｍ，環(huán)向間距２ｍ，梅花形布置。Φ８９×６ｍｍ鋼花管每節(jié)長(zhǎng)４～６ｍ，以絲扣連接而成，同一斷面內(nèi)接頭數(shù)量不得超過總鋼管數(shù)的５０％。鋼花管上鉆孔注漿，孔徑１２ｍｍ，孔間距１５ｃｍ，尾部留不鉆孔的止?jié){段２５０ｃｍ。注Ｃ∶Ｓ為１∶０．６雙液漿，注漿壓力０．５～２．０ＭＰａ［４］，如圖５、圖６所示。
３．４下臺(tái)階及仰拱施工下臺(tái)階及仰拱施工。當(dāng)上臺(tái)階初支達(dá)到１５．０ｍ時(shí)，停止上臺(tái)作業(yè)，進(jìn)行下臺(tái)階及仰拱施工，下臺(tái)階施工每循環(huán)開挖１～２榀，左右側(cè)錯(cuò)開１．８～２．４ｍ，仰拱施工每循環(huán)３．０ｍ，仰拱采用６．０ｍ的Φ４２×４ｍｍ徑向鋼管注漿加固。Φ４２×４鋼花管平面布置如圖５所示，徑向注漿如圖７所示。
４施工控制要點(diǎn)
４．１開挖控制要點(diǎn)開挖之前嚴(yán)格按照施工圖做中隔壁超前支護(hù)，防止側(cè)壁圍巖垮塌。開挖進(jìn)尺控制在０．６ｍ／循環(huán)；開挖之后及時(shí)施作臨時(shí)支護(hù)，盡早封閉成環(huán)。機(jī)械開挖時(shí)，為防止挖機(jī)等機(jī)械對(duì)已支護(hù)好鋼架進(jìn)行碰撞和沖擊，造成鋼架損壞，因此，開挖時(shí)，安排專人對(duì)開挖作業(yè)進(jìn)行指揮，嚴(yán)格限制機(jī)械作業(yè)半徑，以防止碰撞鋼架。
４．２變形控制要點(diǎn)臨時(shí)支護(hù)拆除應(yīng)在全部開挖和初期支護(hù)完成，并形成全斷面環(huán)形封閉，且圍巖變形穩(wěn)定后進(jìn)行，拆除之后立即進(jìn)行仰拱施作；及時(shí)按要求埋設(shè)監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)，加強(qiáng)施工中的監(jiān)控量測(cè)工作，確定拆除時(shí)間［７］。橫撐、豎撐與原初支拱架連接處必須焊接牢固，且采用斜三角（Ｉ１８工字鋼）焊接加固。
４．３注漿控制要點(diǎn)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：?jiǎn)慰鬃{壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓４ＭＰａ，可結(jié)束本孔注漿；單孔注漿量與設(shè)計(jì)注漿量大致相同，結(jié)束時(shí)的進(jìn)漿量２０～３０Ｌ／ｍｉｎ以下可結(jié)束注漿。初期支護(hù)背后注漿過程中，如出現(xiàn)原有出水位置停止出水，應(yīng)立即停止注漿，從該出水位置及附近位置打孔，安裝排水管泄水，打孔時(shí)位置要布置均勻，多孔試探出水位置。
４．４防排水控制要點(diǎn)施工過程中一定對(duì)出水進(jìn)行引排，做到排堵結(jié)合。處治過程的涌水、滲水及時(shí)引排至洞外，確保洞內(nèi)文明施工。４．５應(yīng)急處理控制要點(diǎn)安排專職安全員全程跟蹤，監(jiān)控圍巖及清理斷面情況，防止在清理涌碴過程中再次突水涌泥，如有異常情況，立即撤離施工作業(yè)人員及機(jī)械；同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)控，確保施工安全［８］。一旦發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)隱患，及時(shí)撤離施工人員。
５結(jié)束語
以昆明繞城高速公路東南段楊林隧道進(jìn)口左線為依托工程，采用了ＣＲＤ法開挖施工，順利地度過了突涌口，得出以下結(jié)論和建議：（１）采用ＣＲＤ法開挖施工，遵循“小分塊、短臺(tái)階、多循環(huán)、快封閉”的施工原則，自上而下，分塊成環(huán)，隨挖隨撐［９］。有效地減小了對(duì)突涌口的擾動(dòng)，為下一步施工奠定基礎(chǔ)。（２）突涌口處采用徑向注漿加固措施，對(duì)左側(cè)洞身原初支背后圍巖進(jìn)行了注漿加固，防止導(dǎo)洞內(nèi)堆積體開挖時(shí)初支背后的淤積物從原突涌口涌出。保證了右側(cè)Ｉ導(dǎo)洞的施工安全。
參考文獻(xiàn)
［１］裴齊文．大斷面隧道施工方法的探討［Ｊ］．科協(xié)論壇，２００９（７）：１２－１３．
［２］蘇國(guó)舉．齊岳山隧道巖溶涌水治理關(guān)鍵技術(shù)［Ｊ］．鐵道建筑技術(shù)，２０１６（８）：５０－５４．
［３］崔小鵬，孫韶峰，王廣宏，等．ＣＲＤ法及三臺(tái)階七步開挖工法的對(duì)比和改進(jìn)［Ｊ］．隧道建設(shè)，２０１４（４）：１３１－１３３．
［４］程強(qiáng)強(qiáng)．巖溶隧道涌水注漿加固關(guān)鍵技術(shù)研究［Ｊ］．建筑技術(shù)，２０１７（３）：１－５．
作者:朱國(guó)領(lǐng) 單位:遼寧大通公路工程有限公司
